Development of small thermodynamically stable NIR-II dyes, and their application as fluorescent probes.

本研究は，波長 1000 nm ~ 1400 nm の第 2 近赤外光学窓領域で光吸収・蛍光を示す色素小分子（NIR-II 色素）をデザイン・創製し，蛍光プローブとして応用可能性を検討する。本研究の特徴は，申請者オリジナルの架橋キサンテン色素を分子デザイン・合成のプラットフォームとし，分子内の電荷を非局在化させることで，小さな分子サイズと熱力学的安定性を両立した新たな NIR-II 色素を創製することである。実験化学と計算化学を組み合わせた本研究は，小さな NIR-II 色素の設計指針の構築につながるとともに，医療・薬学分野および有機合成化学分野に資する機能性分子を提供する基盤研究となる。

We developed small and thermodynamically stable near-infrared dyes based on "bridged xanthene dyes". Through this study, we succeeded in obtaining two new results, as described below. [1] We have clarified the synthetic method and optical properties of fluorescein-type bridged xanthene dyes (BFLs), and have succeeded in developing small-molecule NIR-I and -II dyes with less than 350 g/mol. [2] We discovered that rhodol-type bridged xanthene dyes (BRO) exhibit a new phenomenon called "non-polar selective emission (NPSE)," in which they emit light only in non-polar environments, and also found their potential as emission sensors and security inks.

「大きく・不安定であった」近赤外色素を「小さく・安定」にするための方法論は、新たな近赤外テクノロジーの開拓を可能にする点で材料化学分野に対して学術的意義を有する。また、本研究で発見した「無極性選択発光」現象は、新たな光物理現象として、光化学や理論化学分野の発展に資する。さらに、本研究で創出した色素を用いた水中での近赤外光レドックス触媒反応は、『生体の光レドックス治療』の第一歩と考えられるため、新たな光治療の創出に貢献する点で社会的な意義を有する。